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환경 중 텔루르화 카드뮴의 독성: 왜 그렇게 우려스러운가?
카드뮴 텔루라이드(CdTe)는 카드뮴과 텔루르로 형성된 안정적인 결정질 화합물입니다. 주로 카드뮴 텔루르화물 광전지(PV) 전지의 반도체 재료로 사용되며 적외선 광학창에 응용됩니다. CdTe는 종종 황화 카드뮴과 중간층을 형성하여 p-n 접합 태양 전지를 형성합니다. CdTe는 태양광 기술에 널리 사용됨에 따라 독성과 환경에 미치는 영향에 대한 우려를 불러일으켰습니다. 이 기사에서는 카드뮴 텔루라이드의 물리화학적 특성, 응용 및 독성 평가에 대해 심층적으로 살펴보겠습니다.
CdTe의 응용 및 요구사항
카드뮴 텔루라이드는 박막 태양전지에 널리 사용되며 2011년 설치된 모든 태양전지의 약 8%를 차지하는 것으로 추정됩니다. CdTe 박막 태양전지는 가장 저렴한 유형 중 하나이지만 설치 비용 비교는 설치 규모 및 기타 여러 요인에 따라 달라지며 해마다 크게 달라질 수 있습니다.
2011년에는 전 세계적으로 약 2GWp의 CdTe 태양전지가 생산되었으며, First Solar가 시장을 장악했습니다.
또한, CdTe는 수은과 합금되어 다기능 적외선 탐지 물질인 HgCdTe를 생성할 수 있으며, CdTe와 소량의 아연을 합금하면 우수한 고체 X선 및 감마선 탐지기 CdZnTe를 형성할 수 있습니다. CdTe는 광학 창 및 렌즈의 광학 재료로도 사용되며 넓은 온도 범위에서 우수한 성능을 제공하는 것으로 입증되었습니다.
카드뮴 텔루라이드의 물리화학적 특성
카드뮴 텔루라이드의 물리적 특성에는 낮은 열팽창 계수(5.9×10−6/K)와 높은 융점(최대 1041°C)이 포함됩니다. CdTe는 물에 녹지 않으며 녹는점과 불용성이 높아 안정성이 좋습니다. 특히 적외선 영역에서 광학 재료로 사용할 수 있습니다.
대기 조건에서 CdTe의 증기압은 0이므로 실제 응용 분야에서 더욱 안정적입니다.
독성 평가
카드뮴 자체는 독성 물질이지만 CdTe의 독성 특성은 구성 요소의 독성 특성과 완전히 다릅니다. CdTe는 급성 흡입, 경구 및 수생 독성에 대한 위험이 낮습니다. 피부 접촉이나 섭취에 대한 독성 등급이 감소되었습니다. 유럽화학물질청(ECHA)에 따르면 카드뮴 텔루라이드는 더 이상 유해 물질로 분류되지 않습니다.
2003년 미국 국립보건원(National Institute of Health) 문서에 언급된 바와 같이 CdTe는 광전지 에너지 생산에 널리 사용될 가능성이 있으므로 장기간 노출에 대한 철저한 독성학적 연구가 시급히 필요합니다.
그럼에도 불구하고 유럽화학물질청(European Chemicals Agency)은 여전히 CdTe를 수생 생물에 지속적으로 독성이 있는 물질로 나열하고 있습니다. 이는 카드뮴 텔루라이드가 환경 및 인간 건강에 미치는 영향에 대한 주요 우려를 불러일으킵니다. CAB의 모든 직원이 깨달아야 할 것은 그러한 재료를 장기간 사용할 때 발생할 수 있는 잠재적인 결과를 무시할 수 없다는 것입니다.
시장 및 향후 전망
현재 CdTe 태양전지의 원료인 카드뮴과 텔루르 가격은 생산원가에서 극히 일부에 불과하다. 그러나 텔루르(tellurium)는 지각에서 1~5ppm만 발견되는 비교적 희귀한 원소입니다. 예측에 따르면, 재료 활용도가 향상되고 재활용 시스템이 개발됨에 따라 2038년까지 CdTe 태양광 산업은 재활용 모듈의 텔루르 자원에 전적으로 의존할 것으로 예상됩니다.
2050년까지 CdTe 광전지 재활용은 상당한 2차 자원을 추가하여 재생 에너지의 지속적인 성장을 뒷받침할 것입니다.
전반적으로 카드뮴 텔루라이드의 응용 및 시장 전망은 잠재력이 풍부하지만 장기적인 독성 영향에 대해서는 여전히 추가 연구가 필요합니다. 따라서 우리가 카드뮴 텔루라이드의 광범위한 응용 분야를 탐색할 때 다음 사항에 대해 생각해야 합니다. 재생 에너지를 추구하는 동시에 기술 개발과 환경 보호 간의 관계를 더 잘 균형 잡을 수 있는 방법은 무엇입니까?
